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本論文引用網址:     
研究生: 羅元鴻
研究生(外文): Lo, Yuan - Hung
論文名稱: 無線微機電感測器系統應用於優秀棒球選手打擊動作分析
論文名稱(外文): Wireless MEMS Sensors System Apply in Elite Baseball Hitters Batting Movement Analysis
指導教授: 吳鴻志
指導教授(外文): Hung-ChihWu
學位類別: 碩士
校院名稱: 樹德科技大學
系所名稱: 資訊工程系碩士班
論文出版年: 2016
畢業學年度: 99
語文別: 中文
論文頁數: 124
中文關鍵詞: 加速規;陀螺儀;打擊動作;球速
外文關鍵詞: AccelerometerAccelerometer, GyroscopeAccelerometer, Gyroscope, Baseball CatchingAccelerometer, Gyroscope, Baseball Catching, VelocityVelocityBaseball Catching, VelocityGyroscope, Baseball Catching, Velocity
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目的:本研究在探討無線微機電感測器系統運用於優秀棒球選手打擊動作分析。實驗對象:以高苑科技大學甲組成棒10名選手為打擊受試者,平均年齡為20.58±1.00歲,平均身高177.3±6.65公分,平均體重78.1±11.97公斤,平均球齡9.9±2.28年。實驗方法:以發球機投出直球球速為120公里/時及130公里/時等二種不同球速,透過無線微機電感測器系統擷取三軸(X、Y、Z)各肢段重力加速度和角速度數值,受試者配戴三軸加速規相關肢段,即右手測試者之右腕、左腕、右肘(左手測試者即改放置於左肘,此三肢段放置大g值之晶片為XZ軸為 ±100g及Y軸為±50g,採用Freescale公司MMA3202和MMA 1210),右膝、左膝、右踝、左踝、左肘(左手測試者改放置於右肘,此五肢段放置小g值±11g,採用Freescale公司MMA7341))等八個測量點,並利用攝影機及高速照相機(拍攝頻率420Hz)拍攝打擊動作過程,擷取各肢段數值統計分析。
實驗結果:無線微機電感測器系統所擷取數值,經統計可瞭解選手打擊動力鏈身體各肢段加速度值與角速度值,並將最大峰值繪製成動力鏈分期圖,經打擊動力鏈分期圖可瞭解選手打擊動作各肢段啟動習慣順序。本研究統計分析得到以下結果:優秀的棒球選手打擊命中率、打擊各肢段動力鏈、揮棒時間及各肢段重力加速度明顯優於一般棒球選手的打擊動作,且具有顯著差異,顯示優秀選手面對球的出現至身體各肢段動作反應的能力亦較一般選手佳,此結果與研究假設相符合。
分析結果結合運動生物力學原理對棒球選手打擊優缺點加以評估及建議,進而提出改進方法,提供教練在訓練及打擊動作之改善疑慮及驗證,並將打擊重力加速度與角速度動力鏈之研究結果分享給選手與棒球教練作為爾後訓練與改進之參考。
關鍵字:加速規、陀螺儀、打擊動作、球速


Objective: This study explores the usefulness of a wireless MEMS sensors system in investigating the batting motor skills of outstanding baseball players. Chosen as experimental subjects of the study were ten first-string batters on the Kao Yuan University baseball team, with an average age of 20.58±1.00 years, average height of 177.3±6.65cm, average weight of 78.1±11.97kg, and average baseball career of 9.9±2.28 years. Experimental methodology: in response to straight balls ejected from a pitching machine at speeds of 120 and 130 km/hr, the movements of the batters'' limb segments were measured as to gravitational acceleration and angular velocity using values captured along three axes (x, y and z) using a wireless MEMS sensors system. Data was taken from sensors attached to eight points: three points on the forearm, which in the case of right-handers was the right and left wrists, and the right elbow (with lefties, the left elbow), using Freescale MMA3202 and MMA1210 sensors, with limb segment chip placement large g value on the x and y axes of ±100g, and on the y axis of ±50g); plus five points using Freescale MMA7341 sensors (limb segment placement small g value of ±11g), those five points being the right and left knees, right and left ankles, and right wrist (with lefties, left wrist). The data taken from these eight points were transmitted to the system and combined with video and high-speed (420Hz) camera information to provide values for integrated statistical analysis of the batters'' movements for each limb segment.
    Experimental results: Using the values provided by the wireless MEMS sensors system, through statistical analysis a better understanding could be reached concerning the batting force kinetic chain, as well as the high and low values of acceleration force of the players'' limbs and the high and low values of the angular force. The peak values were plotted graphically by periodic segment, providing the graphic basis for determining batter response along the kinetic chain and in each limb. Results of the statistical analysis showed clear differences between the batters having higher hitting averages and their peers in areas of swinging limb kinetic chain, swing duration, and acceleration of each limb. In line with the working hypothesis, the results showed that the better batters compared favorably in terms of everything from facing the ball to the response movements of each limb.
    Combined with biomechanics principles, these results were used for evaluation and recommendations as to how performance might be improved, and provided to coaching staff for training in batting movement, to remove doubts and provide evidence. Analysis of such data as swing acceleration and angular movement kinetic chain will hereafter play an important part as reference for training and improvement.


中文摘要-----------------------------------------i
英文摘要  ----------------------------------------ii
誌謝--------------------------------------------iii
目錄--------------------------------------------v
表目錄------------------------------------------viii
圖目錄-------------------------------------------xii
一、緒論-----------------------------------------1
1.1問題背景--------------------------------------1
1.2 研究動機-------------------------------------3
1.3 研究目的-------------------------------------4
1.4 研究問題與假設--------------------------------5
1.5 研究範圍與限制--------------------------------6
1.6 名詞解釋-------------------------------------6
1.7 論文架構-------------------------------------7
二、文獻探討-------------------------------------8
2.1 無線感測器網路相關文獻-------------------------8
2.2 打擊動作相關文獻------------------------------11
2.3 揮棒反應時間的相關文獻-------------------------14
2.4 文獻總結-------------------------------------17
三、研究方法-------------------------------------19
3.1 研究架構-------------------------------------19
3.2 實驗設計-------------------------------------20
3.3 受試者及受試地點與日期-------------------------20
3.4 研究工具-------------------------------------21
3.5 場地規劃-------------------------------------28
3.6 實驗步驟與流程--------------------------------29
3.7 資料處理與統計分析-----------------------------31
四、結果與討論------------------------------------33
4.1 球體速度對不同受試者打擊命中率統計分析結果--------33
4.2 球體速度對不同受試者打擊各肢段動力鏈統計結果------35
4.3 球體速度對不同受試者打擊揮棒時間統計結果----------50
4.4不同受試者打擊各肢段加速度統計結果----------------53
4.4.1 不同受試者打擊各肢段加速度相關係數-------------53
4.4.2 不同受試者打擊各肢段加速度最大峰值參數----------74
4.4.3 不同選手揮棒時加速度獨立樣本檢定分析------------85
4.5球體速度對不同受試者打擊各肢段角速度加速度統計結果--103
4.6討論  -----------------------------------------115
五、結論與建議-------------------------------------118
  5.1 結論----------------------------------------118
  5.2 建議----------------------------------------118
參考文獻-------------------------------------------119
附錄一---------------------------------------------123
附錄二---------------------------------------------124


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 電子全文(網際網路公開日期:20130721)
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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